[도서] Effective Java - Item 17. 변경 가능성을 최소화하라.

이펙티브 자바 3판을 읽으면서 내용을 정리하는 포스트입니다. 혹시 틀린 부분이나 잘 못 설명한 부분이 있으면 댓글로 남겨주시면 수정하도록 하겠습니다.

Item 17. 변경 가능성을 최소화하라.

불변 클래스란 인스턴스의 내부 값을 수정할 수 없는 클래스이다. 자바 플랫폼 라이브러리에 String, 기본 타입의 박싱된 클래스들, BigInteger, BigDecimal이 그렇다.

불변 클래스를 만들기 위한 규칙

• 객체의 상태를 변경하는 메소드(변경자)를 제공하지 않는다. (ex: setter)

• 클래스를 확장할 수 없도록 한다.(ex : final 클래스로 선언하거나 정적 팩토리 메소드)

• 모든 필드를 final로 선언한다.

• 모든 필드를 private로 선언한다.

  • public final도 불변이 되지만, 다음 릴리즈에서 내부 표현을 바꾸지 못하기에 권장하지 않는다.

• 자신 외에는 내부의 가변 컴포넌트에 접근할 수 없도록 한다.

  • 클래스에 가변 객체가 하나라도 있다면 클라이언트에서 객체의 참조를 얻을 수 없도록 해야 한다. 접근자 메소드가 해당 필드를 그대로 반환해도 안되며, 생성자, 접근자, readObject 메소드 모두에서 방어적 복사를 수행해야 한다.

불변클래스 장점 & 단점

장점

• 불변 객체는 단순하다.

  • 생성된 시점의 상태를 파괴될 때까지 그대로 가지고 있다.

• 스레드 안전하며 따로 동기화할 필요가 없다.

  • 여러 스레드가 동시에 사용해도 절대 훼손되지 않는다. 스레드를 안전하게 만드는 가장 쉬운 방법이 불변 클래스다. 이처럼 스레드에 영향을 주지 않기 때문에 불변 객체를 공유해도 문제가 생기지 않는다.

• 불변 객체는 자유롭게 공유 가능하고, 불변 객체 끼리 내부 데이터를 공유할 수 있다.

  • 불변 객체는 공유에서 자유로워 방어적 복사도 필요가 없다. 따라서 불변 클래스는 clone 메소드나 복사 생성자를 제공하지 않는게 좋다.

• 객체 생성시 불변 객체를 사용할 경우 이점이 많다.

  • 생성될 객체가 복잡한 구조라도 구성요소로 불변 객체가 사용된다면 불변식을 유지하기 훨씬 수월하기 때문에 맵의 키와 집합(Set)의 원소로 쓰기 좋다.

• 불변 객체는 그 자체로 실패 원자성을 제공한다.

  ※ 실패원자성 : 메소드에서 예외가 발생한 후에도 그 객체는 계속 유효한 상태여야 한다는 성질

  • 상태가 변하지 않기에 잠깐이라도 불일치 상태에 빠지지 않는다.

단점

• 값이 다르면 반드시 독립된 객체로 만들어야한다.

  • BigInteger에서 한 개의 bit만 수정하려고 해도 결국 BigInteger 인스턴스가 새롭게 생성되어야 한다. 객체 자체가 큰 용량을 가지고 있다면 성능 문제가 발생할 수 있다.
    • 대안책 : 다단계 연산(multistep operation)들을 예측해 기본 기능으로 제공하기
    • BigInteger는 모듈러 지수같은 다단계 연산 속도를 높혀주는 가변 동반 클래스(companion class)를 package-private로 두고 있다.
    • 다른 예로는 String과 String의 가변 동반 클래스인 StringBuilder가 있다.

불변 클래스를 만드는 설계 방법

클래스가 불변임을 보장하기 위해서는 자기 자신을 상속하지 못하게 해야 한다. 이 방법에는 두 가지가 있다.

• 클래스를 final로 선언하는 방법
• 모든 생성자를 private 또는 package-private로 만들고 public 정적 팩토리를 제공하는 방법

불변 클래스 규칙을 모두 정하게 되면 과한 부분이 있어서 성능을 위해 완화할 때도 있다. 어떤 불변 클래스는 계산 비용이 큰 값을 final 이 아닌 필드에 캐싱하여 사용한다.

불변 클래스 내용 정리

• getter 메소드가 있다고 해서 무조건 setter 를 만들지는 말자.

  • 클래스는 꼭필요한 경우가 아니라면 불변이어야 한다.

• 불변으로 만들 수없는 클래스라도 변경할 수 있는 부분을 최소한으로 줄이자.

  • 꼭 변경해야 할 필드를 뺀 나머지는 final로 선언해야 한다.
  • 합당한 이유가 없다면 모든 필드는 private final이어야 한다.

• 생성자는 불변식 설정이 모두 완료된 ,초기화가 완벽히 끝난 상태의 객체를 생성해야한다.

  • 확실한 이유가 없다면 생성자와 정적 팩토리 외에는 그 어떤 초기화 메소드도 public으로 제공하면 안된다.